本發明涉(she)及電子陶瓷(ci)領域，具體而言，涉(she)及一種ptcr陶瓷(ci)材料、制備(bei)方(fang)法及其應用。
背景技術：
ptcr(positivetemperaturecoefficientresistivity)即(ji)正溫度系數熱(re)敏電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)，它具(ju)有(you)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)率隨溫度升(sheng)高(gao)而(er)急劇增大的(de)特(te)(te)(te)性。它兼具(ju)半導體(ti)特(te)(te)(te)性和鐵(tie)電(dian)(dian)(dian)性，即(ji)晶(jing)(jing)粒具(ju)有(you)半導體(ti)特(te)(te)(te)性，在(zai)居(ju)里(li)溫度(tc)附(fu)近(jin)具(ju)有(you)鐵(tie)電(dian)(dian)(dian)性的(de)晶(jing)(jing)粒發(fa)生相(xiang)變，在(zai)晶(jing)(jing)界區形(xing)成勢(shi)壘，阻(zu)(zu)擋電(dian)(dian)(dian)子電(dian)(dian)(dian)導，導致(zhi)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)發(fa)生激烈(lie)變化，因而(er)能對加(jia)熱(re)產生反饋，自動調(diao)節(jie)工(gong)作電(dian)(dian)(dian)流、不僅節(jie)省電(dian)(dian)(dian)能，而(er)且(qie)使用(yong)(yong)(yong)溫度穩定。由于這種大功率半導體(ti)電(dian)(dian)(dian)致(zhi)發(fa)熱(re)陶瓷工(gong)作時安全可靠，無(wu)噪音，體(ti)積(ji)小，電(dian)(dian)(dian)熱(re)轉換效率高(gao)，特(te)(te)(te)別是(shi)在(zai)電(dian)(dian)(dian)場作用(yong)(yong)(yong)下(xia)該加(jia)熱(re)元件(jian)溫升(sheng)迅(xun)速、無(wu)明火、自動調(diao)整加(jia)熱(re)功率達到(dao)恒溫，以(yi)及電(dian)(dian)(dian)致(zhi)發(fa)熱(re)陶瓷與(yu)傳統的(de)電(dian)(dian)(dian)熱(re)金屬(shu)絲相(xiang)比，節(jie)電(dian)(dian)(dian)效果好(達到(dao)30％以(yi)上(shang))、使用(yong)(yong)(yong)壽命長、使用(yong)(yong)(yong)時無(wu)或低電(dian)(dian)(dian)磁(ci)輻射等(deng)特(te)(te)(te)點，因而(er)廣(guang)泛應用(yong)(yong)(yong)于在(zai)電(dian)(dian)(dian)子通訊、航(hang)空航(hang)天、汽車工(gong)業(ye)、家用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)器等(deng)領域。
然而現有(you)的(de)ptcr陶(tao)瓷的(de)居里溫度較高，達不到人們日常生活的(de)需要，另外，其(qi)電(dian)(dian)阻突(tu)跳比(bi)(bi)(即(ji)最大電(dian)(dian)阻與最小(xiao)電(dian)(dian)阻之比(bi)(bi))和電(dian)(dian)阻溫度系數較低，影響著ptcr器(qi)件在更多領域的(de)應用。
有(you)鑒(jian)于此，特提出本發(fa)明。
技術實現要素：
本發明(ming)的(de)第一目的(de)在于提供一種ptcr陶瓷(ci)材料，該陶瓷(ci)材料具有居(ju)里溫(wen)度低、電阻突跳比和電阻溫(wen)度系數高的(de)優點。
本(ben)發明的(de)(de)(de)第二目(mu)的(de)(de)(de)在于提供一種ptcr陶瓷材(cai)料的(de)(de)(de)制(zhi)備方(fang)(fang)法，采用該方(fang)(fang)法制(zhi)備而(er)成的(de)(de)(de)ptcr陶瓷材(cai)料具有居里溫度(du)低、電阻突跳比高(gao)、電阻溫度(du)系數高(gao)以(yi)及(ji)耐(nai)電壓強(qiang)度(du)高(gao)的(de)(de)(de)特點。
本發(fa)明(ming)的第三目的在于(yu)提供一種ptcr陶(tao)瓷(ci)材(cai)料的應用(yong)，該陶(tao)瓷(ci)材(cai)料能(neng)夠用(yong)于(yu)制(zhi)成溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)、按摩器(qi)、干(gan)鞋器(qi)、消磁器(qi)、恒溫(wen)器(qi)或加熱器(qi)，廣泛應用(yong)于(yu)電子(zi)信(xin)息、航天設備、醫療(liao)衛生和家用(yong)電器(qi)等領(ling)域(yu)。
為了實現本發(fa)明的上述目(mu)的，特采用以下技(ji)術方(fang)案：
第一方面，本發明提供了一種ptcr陶(tao)瓷(ci)材料(liao)，所述(shu)ptcr陶(tao)瓷(ci)材料(liao)的組成通式為x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)+amol％m+bmol％n；
其中(zhong)(zhong)，0.6≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，0.1≤a≤1，0≤b≤3，x+y≤1；m為y2o3、bi2o3、la2o3、sm2o3、nb2o5、ta2o5和sb2o5中(zhong)(zhong)的(de)任意(yi)一種(zhong)或(huo)至(zhi)少兩種(zhong)的(de)組合，n為mno2、cuo、fe2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、bn和b2o3中(zhong)(zhong)的(de)任意(yi)一種(zhong)或(huo)至(zhi)少兩種(zhong)的(de)組合。
作為進一(yi)步優選地技術方案，所述x值為0.7≤x≤0.8；
優選地，所述y值為(wei)0.2≤y≤0.3。
作為進(jin)一(yi)步優(you)選地(di)技術(shu)方案(an)，所述a值為0.2≤a≤0.6；
優選地，所述b值為1≤b≤2。
作為進一步(bu)優(you)選(xuan)地技術方案，所述m為y2o3、la2o3或nb2o5。
作(zuo)為進(jin)一步優選地技(ji)術方案，所述n為mno2、sio2或b2o3。
作為(wei)(wei)進一(yi)步優選地技(ji)術方案，所述x值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)0.7≤x≤0.8，y值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)0.2≤y≤0.3，a值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)0.2≤a≤0.6，b值(zhi)(zhi)為(wei)(wei)1≤b≤2；m為(wei)(wei)y2o3、la2o3或(huo)nb2o5，n為(wei)(wei)mno2、sio2或(huo)b2o3。
第二(er)方面，本發明提供了一(yi)種上述ptcr陶瓷(ci)材料的(de)制備方法，包括以下步驟(zou)：配(pei)料、預合成、成型和燒(shao)結。
作為(wei)(wei)進一步優選地技術方(fang)案，所述配(pei)(pei)料(liao)(liao)(liao)為(wei)(wei)按組成(cheng)通(tong)式稱(cheng)取配(pei)(pei)方(fang)量的(de)原料(liao)(liao)(liao)，原料(liao)(liao)(liao)為(wei)(wei)tio2、caco3、srco3、baco3以及m和n，其中m為(wei)(wei)y2o3、bi2o3、la2o3、sm2o3、nb2o5、ta2o5和sb2o5中的(de)任意(yi)一種或(huo)至(zhi)少兩種的(de)組合，n為(wei)(wei)mno2、cuo、fe2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、bn和b2o3中的(de)任意(yi)一種或(huo)至(zhi)少兩種的(de)組合；
優(you)選地(di)，所(suo)述預合成包(bao)括首先(xian)將(jiang)tio2、caco3、srco3和baco3磨碎后(hou)(hou)混合，然后(hou)(hou)壓塊(kuai)，最后(hou)(hou)在空氣中800-1000℃下保(bao)溫1-3小時預燒；
優選地，所述成(cheng)型(xing)包(bao)括(kuo)首先(xian)將預(yu)合(he)成(cheng)得到(dao)的陶(tao)瓷(ci)塊粉碎(sui)，然后向粉碎(sui)后的陶(tao)瓷(ci)顆(ke)粒中加入(ru)(ru)m和n再混合(he)球磨(mo)，干燥后加入(ru)(ru)粘結劑，然后造粒成(cheng)型(xing)，經排塑(su)后得到(dao)陶(tao)瓷(ci)生(sheng)坯；
優(you)選(xuan)地，所述燒結(jie)包括(kuo)將陶(tao)瓷生(sheng)坯在在空(kong)氣(qi)中燒結(jie)，燒結(jie)溫度為(wei)1250-1350℃，保(bao)溫1-3小時；
優選地，所(suo)述方法(fa)還包括將燒結后的(de)陶瓷(ci)加(jia)工成所(suo)需的(de)尺寸，清洗(xi)后上歐姆接觸電極(ji)的(de)步(bu)驟。
作(zuo)為進一步(bu)優選地技術方案，所述方法(fa)包括以下步(bu)驟：
(a)配料(liao)：按組成通式稱取配方量(liang)的(de)原料(liao)，原料(liao)為tio2、caco3、srco3、baco3以及m和n，其中(zhong)m為y2o3、bi2o3、la2o3、sm2o3、nb2o5、ta2o5和sb2o5中(zhong)的(de)任意一(yi)種或(huo)至少兩種的(de)組合，n為mno2、cuo、fe2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、bn和b2o3中(zhong)的(de)任意一(yi)種或(huo)至少兩種的(de)組合；
(b)預合成：首(shou)先將tio2、caco3、srco3和baco3磨碎后混合，然(ran)后壓塊，最后在空(kong)氣中800-1000℃下(xia)保(bao)溫1-3小時(shi)預燒；
(c)成型：首先(xian)將預合成得(de)(de)到(dao)的(de)陶瓷塊粉碎，然后(hou)向粉碎后(hou)的(de)陶瓷顆粒(li)中(zhong)加(jia)入m和n再混(hun)合球磨(mo)，干燥加(jia)入粘結劑，然后(hou)造(zao)粒(li)成型，經(jing)排塑后(hou)得(de)(de)到(dao)陶瓷生坯；
(d)燒(shao)結：陶(tao)瓷(ci)生坯在(zai)空氣中燒(shao)結，燒(shao)結溫(wen)度為(wei)1250-1350℃，保溫(wen)1-3小時(shi)；
(e)加工：將(jiang)燒結后的陶瓷(ci)加工成所需的尺寸，清洗后上歐姆接觸電(dian)極(ji)。
第三(san)方面(mian)，本發明提(ti)供了一(yi)種上述(shu)ptcr陶瓷材料在溫(wen)度傳感器(qi)、按摩器(qi)、干鞋(xie)器(qi)、消磁器(qi)、恒溫(wen)器(qi)或加熱器(qi)中的(de)應用。
與現有(you)技術相比(bi)，本發明的有(you)益(yi)效果為：
本發(fa)明的(de)(de)申請人合成了特定組成的(de)(de)陶瓷固溶(rong)體系(xi)(xi)(xi)，即x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)陶瓷固溶(rong)體系(xi)(xi)(xi)，該體系(xi)(xi)(xi)通(tong)過(guo)摻雜施主(zhu)元素(su)m和(he)n，使得材(cai)料半(ban)導化(hua)，通(tong)過(guo)摻雜ca改(gai)善材(cai)料的(de)(de)顯(xian)微結構，并且經過(guo)特定含量的(de)(de)m和(he)n改(gai)性后得到的(de)(de)ptcr陶瓷材(cai)料具(ju)(ju)有獨特的(de)(de)物理性能，其(qi)居里溫(wen)(wen)度(du)較低、電(dian)阻(zu)(zu)突(tu)跳(tiao)比(bi)和(he)電(dian)阻(zu)(zu)溫(wen)(wen)度(du)系(xi)(xi)(xi)數較高，具(ju)(ju)體的(de)(de)，居里溫(wen)(wen)度(du)為30-90℃，電(dian)阻(zu)(zu)突(tu)跳(tiao)比(bi)達2-4個(ge)數量級，室溫(wen)(wen)電(dian)阻(zu)(zu)率(lv)為100-1000ω·cm，電(dian)阻(zu)(zu)溫(wen)(wen)度(du)系(xi)(xi)(xi)數為10-20％/℃，耐電(dian)壓強度(du)為150-220v/mm(a.c.)。
采用本(ben)發(fa)明(ming)所提供的ptcr陶(tao)瓷材料的制備方(fang)法制備而成(cheng)的ptcr陶(tao)瓷材料具(ju)有居(ju)里溫度低、電(dian)(dian)阻突跳比高(gao)(gao)、電(dian)(dian)阻溫度系(xi)數高(gao)(gao)以及耐電(dian)(dian)壓強(qiang)度高(gao)(gao)的特點。
本發明的ptcr陶瓷材料能夠用(yong)于制成(cheng)溫度(du)傳感(gan)器、按(an)摩器、干鞋器、消磁(ci)器、恒溫器或加熱器，廣泛應用(yong)于電子信息、航天設備、醫療衛生和家用(yong)電器等領域(yu)。
具體實施方式
下面將結合實(shi)施(shi)(shi)例對本(ben)(ben)發明(ming)的(de)實(shi)施(shi)(shi)方案進(jin)行詳細描述，但是本(ben)(ben)領域(yu)技術人(ren)員將會理解(jie)，下列實(shi)施(shi)(shi)例僅用于說明(ming)本(ben)(ben)發明(ming)，而不應視為(wei)限(xian)制本(ben)(ben)發明(ming)的(de)范圍。實(shi)施(shi)(shi)例中未注明(ming)具體條件者，按照常規條件或制造商(shang)建議的(de)條件進(jin)行。
第一(yi)方(fang)面(mian)，本發明提供(gong)了(le)一(yi)種ptcr陶瓷(ci)材(cai)料，所述ptcr陶瓷(ci)材(cai)料的(de)組成通式為x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)+amol％m+bmol％n；
其中，0.6≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，0.1≤a≤1，0≤b≤3，x+y≤1；m為(wei)y2o3、bi2o3、la2o3、sm2o3、nb2o5、ta2o5和sb2o5中的(de)任(ren)意(yi)一種(zhong)或至少(shao)兩種(zhong)的(de)組合(he)(he)，n為(wei)mno2、cuo、fe2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、bn和b2o3中的(de)任(ren)意(yi)一種(zhong)或至少(shao)兩種(zhong)的(de)組合(he)(he)。
m所占的(de)摩(mo)(mo)爾百分比是以x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)為基準得到的(de)，即m占x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)的(de)百分之a摩(mo)(mo)爾。
n所(suo)占的摩爾百分比是(shi)以(yi)x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)為基準得到的，即(ji)n占x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)的百分之b摩爾。
本(ben)發明(ming)中，x典(dian)(dian)型(xing)(xing)但(dan)(dan)非限(xian)制(zhi)性的(de)(de)(de)取(qu)(qu)值(zhi)為(wei)0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85或(huo)0.9。y典(dian)(dian)型(xing)(xing)但(dan)(dan)非限(xian)制(zhi)性的(de)(de)(de)取(qu)(qu)值(zhi)為(wei)0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35或(huo)0.4；a典(dian)(dian)型(xing)(xing)但(dan)(dan)非限(xian)制(zhi)性的(de)(de)(de)取(qu)(qu)值(zhi)為(wei)0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或(huo)1，b典(dian)(dian)型(xing)(xing)但(dan)(dan)非限(xian)制(zhi)性的(de)(de)(de)取(qu)(qu)值(zhi)為(wei)0、0.5、1、1.5、2、2.5或(huo)3。m典(dian)(dian)型(xing)(xing)但(dan)(dan)非限(xian)制(zhi)性的(de)(de)(de)為(wei)：y2o3，bi2o3，la2o3，sm2o3，nb2o5，ta2o5，sb2o5，y2o3和(he)(he)la2o3的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，la2o3和(he)(he)nb2o5的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，bi2o3和(he)(he)ta2o5的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，la2o3和(he)(he)sb2o5的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，y2o3和(he)(he)nb2o5的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，sm2o3和(he)(he)nb2o5的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，或(huo)y2o3、la2o3和(he)(he)nb2o5的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)。n典(dian)(dian)型(xing)(xing)但(dan)(dan)非限(xian)制(zhi)性的(de)(de)(de)為(wei)：mno2，cuo，fe2o3，zro2，al2o3，sio2，tio2，bn，b2o3，mno2和(he)(he)zro2的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，mno2和(he)(he)bn的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，cuo和(he)(he)b2o3的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，fe2o3和(he)(he)sio2的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，fe2o3和(he)(he)al2o3的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，al2o3、sio2和(he)(he)tio2的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，mno2、zro2和(he)(he)b2o3的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，mno2、sio2和(he)(he)b2o3的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，cuo、tio2和(he)(he)bn的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)，或(huo)fe2o3、zro2和(he)(he)b2o3的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)合(he)(he)(he)(he)(he)。
本發明(ming)的(de)(de)申(shen)請(qing)人合成(cheng)(cheng)了特(te)定組成(cheng)(cheng)的(de)(de)陶瓷(ci)固溶體系(xi)，即x(batio3)-y(srtio3)-(1-x-y)(catio3)陶瓷(ci)固溶體系(xi)，該體系(xi)通過摻雜施主元素m和n，使得(de)材(cai)料半(ban)導化，通過摻雜ca改善(shan)材(cai)料的(de)(de)顯(xian)微結構(gou)，并且經過特(te)定含(han)量(liang)的(de)(de)m和n改性(xing)后得(de)到的(de)(de)ptcr陶瓷(ci)材(cai)料具有獨特(te)的(de)(de)物理性(xing)能，其居里溫(wen)(wen)度(du)較低、電阻(zu)突跳比和電阻(zu)溫(wen)(wen)度(du)系(xi)數(shu)(shu)較高，具體的(de)(de)，居里溫(wen)(wen)度(du)為(wei)(wei)30-90℃，電阻(zu)突跳比達2-4個數(shu)(shu)量(liang)級，室溫(wen)(wen)電阻(zu)率為(wei)(wei)100-1000ω·cm，電阻(zu)溫(wen)(wen)度(du)系(xi)數(shu)(shu)為(wei)(wei)10-20％/℃，耐電壓強(qiang)度(du)為(wei)(wei)150-220v/mm(a.c.)。
在(zai)一(yi)種優選地實施方式中，所(suo)述x值(zhi)為0.7≤x≤0.8。當x的取值(zhi)為0.7到0.8之(zhi)間的任一(yi)數(shu)值(zhi)時，該ptcr陶瓷材料的電阻溫度系數(shu)更高。
優選地，所(suo)述y值(zhi)為0.2≤y≤0.3。當y的(de)取值(zhi)為0.2到0.3之間的(de)任一數(shu)值(zhi)時，該ptcr陶(tao)瓷材料的(de)居里(li)溫度更低。
在一(yi)種優選(xuan)地(di)實(shi)施方式(shi)中，所述a值(zhi)(zhi)為0.2≤a≤0.6。當a的(de)(de)取值(zhi)(zhi)為0.2到0.6之間的(de)(de)任一(yi)數值(zhi)(zhi)時，該(gai)ptcr陶瓷材料的(de)(de)室溫(wen)電阻(zu)更低。
優選地，所述b值(zhi)(zhi)為1≤b≤2。當b的(de)取值(zhi)(zhi)為1到2之間(jian)的(de)任一(yi)數(shu)值(zhi)(zhi)時，該ptcr陶瓷材料(liao)的(de)耐(nai)壓強(qiang)度更高。
在一種優選(xuan)地實施方式中，所述m為y2o3、la2o3或(huo)nb2o5。室(shi)溫電(dian)阻(zu)更低。
在一種優選地實施(shi)方式中(zhong)，所述n為mno2、sio2或b2o3。電阻(zu)突跳更高。
在一種優選地(di)實施(shi)(shi)方(fang)式中(zhong)，所述x值(zhi)為(wei)(wei)(wei)0.7≤x≤0.8，y值(zhi)為(wei)(wei)(wei)0.2≤y≤0.3，a值(zhi)為(wei)(wei)(wei)0.2≤a≤0.6，b值(zhi)為(wei)(wei)(wei)1≤b≤2；m為(wei)(wei)(wei)y2o3、la2o3或nb2o5，n為(wei)(wei)(wei)mno2、sio2或b2o3。本(ben)實施(shi)(shi)方(fang)式中(zhong)的ptcr陶瓷材料的居(ju)里溫度(du)更(geng)低、電阻(zu)突跳比高、電阻(zu)溫度(du)系(xi)數(shu)和(he)耐電壓強(qiang)度(du)更(geng)高。
第二方(fang)面，本發明提供了一種ptcr陶(tao)瓷(ci)材(cai)料的制(zhi)(zhi)備方(fang)法，包括以下步驟(zou)：配料、預(yu)合(he)成(cheng)、成(cheng)型和燒結。上述制(zhi)(zhi)備方(fang)法簡單易行(xing)，采用該方(fang)法制(zhi)(zhi)備而成(cheng)的ptcr陶(tao)瓷(ci)材(cai)料具有(you)居里溫(wen)度低、電阻(zu)突跳比高(gao)、電阻(zu)溫(wen)度系數高(gao)以及耐電壓強(qiang)度高(gao)的特點。
在一種(zhong)優(you)選地實施方式中(zhong)，所述配料為(wei)(wei)按組(zu)成通式稱取配方量的(de)(de)(de)原(yuan)料，原(yuan)料為(wei)(wei)tio2、caco3、srco3、baco3以及m和(he)n，其中(zhong)m為(wei)(wei)y2o3、bi2o3、la2o3、sm2o3、nb2o5、ta2o5和(he)sb2o5中(zhong)的(de)(de)(de)任意一種(zhong)或(huo)至(zhi)少兩種(zhong)的(de)(de)(de)組(zu)合，n為(wei)(wei)mno2、cuo、fe2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、bn和(he)b2o3中(zhong)的(de)(de)(de)任意一種(zhong)或(huo)至(zhi)少兩種(zhong)的(de)(de)(de)組(zu)合。
優選地，所述(shu)(shu)預合(he)成包括首先將tio2、caco3、srco3和(he)baco3磨(mo)碎后(hou)混合(he)，然(ran)后(hou)壓塊，最后(hou)在空氣中800-1000℃下(xia)保(bao)溫(wen)1-3小時預燒。上述(shu)(shu)保(bao)溫(wen)溫(wen)度(du)典型但(dan)非(fei)(fei)限制(zhi)性的為800、810、820、830、840、850、860、870、880、900、910、920、930、940、950、960、970、980、990或(huo)1000℃；保(bao)溫(wen)時間典型但(dan)非(fei)(fei)限制(zhi)性的為1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或(huo)3小時。
優選地，所(suo)述成型包括首先將預合成得到(dao)的(de)(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)塊粉(fen)碎，然(ran)后向粉(fen)碎后的(de)(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)顆粒(li)中(zhong)加入m和(he)n再(zai)混(hun)合球(qiu)磨，干燥(zao)后加入粘結劑(ji)，然(ran)后造(zao)粒(li)成型，經(jing)排塑后得到(dao)陶(tao)(tao)瓷(ci)生坯。
優選地，所(suo)述燒(shao)結包括將陶(tao)瓷生坯在空氣(qi)中燒(shao)結，燒(shao)結溫度為(wei)1250-1350℃，保溫1-3小時。上述燒(shao)結溫度典(dian)型(xing)但非限制(zhi)性(xing)的為(wei)1250、1260、1270、1280、1290、1300、1310、1320、1330、1340或1350℃；保溫時間典(dian)型(xing)但非限制(zhi)性(xing)的為(wei)1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3小時。
優選地(di)，所(suo)述方法還包括將燒結后(hou)的(de)陶(tao)瓷加工成所(suo)需的(de)尺寸，清洗后(hou)上歐姆接觸電極的(de)步驟。
在(zai)一種(zhong)優(you)選地實施(shi)方(fang)式(shi)中，所述方(fang)法包括以下步(bu)驟：
(a)配料(liao)：按組(zu)成通式稱取配方量的原(yuan)料(liao)，原(yuan)料(liao)為tio2、caco3、srco3、baco3以及m和(he)n，其中m為y2o3、bi2o3、la2o3、sm2o3、nb2o5、ta2o5和(he)sb2o5中的任(ren)意(yi)一(yi)種(zhong)或至少兩種(zhong)的組(zu)合，n為mno2、cuo、fe2o3、zro2、al2o3、sio2、tio2、bn和(he)b2o3中的任(ren)意(yi)一(yi)種(zhong)或至少兩種(zhong)的組(zu)合；
(b)預(yu)合(he)成：首先將tio2、caco3、srco3和baco3磨(mo)碎(sui)后混合(he)，然后壓(ya)塊，最后在空(kong)氣中800-1000℃下保溫1-3小時預(yu)燒；
(c)成(cheng)型：首(shou)先(xian)將(jiang)預合成(cheng)得到的陶(tao)瓷塊(kuai)粉碎(sui)，然后向粉碎(sui)后的陶(tao)瓷顆粒中(zhong)加入(ru)m和n再混合球磨，干燥(zao)加入(ru)粘結劑，然后造粒成(cheng)型，經排(pai)塑后得到陶(tao)瓷生坯；
(d)燒(shao)結(jie)：陶瓷生坯在空氣中燒(shao)結(jie)，燒(shao)結(jie)溫度為1250-1350℃，保溫1-3小時；
(e)加工：將燒結(jie)后(hou)的陶(tao)瓷加工成所需的尺寸(cun)，清(qing)洗后(hou)上歐姆(mu)接觸電極。
第三方面，本發明提(ti)供了一種ptcr陶瓷材(cai)料在溫(wen)度傳(chuan)感器、按摩器、干鞋器、消磁器、恒溫(wen)器或(huo)加熱器中的應用。
下面(mian)結合(he)實(shi)施例和對(dui)比例對(dui)本發(fa)明做進一步詳細的(de)說明。
實施例1
一種ptcr陶(tao)瓷材料，其組(zu)成式為0.6(batio3)-0.1(srtio3)-0.3(catio3)+0.1mol％sm2o3。
對比例1
一種ptcr陶瓷材料(liao)，其(qi)組成(cheng)式為0.5(batio3)-0.1(srtio3)-0.4(catio3)+0.1mol％sm2o3。
對比例2
一種(zhong)ptcr陶瓷材料，其組成式為(wei)0.6(batio3)-0.05(srtio3)-0.35(catio3)+0.1mol％sm2o3。
對比例3
一種ptcr陶瓷材料(liao)，其組成(cheng)式為0.4(batio3)-0.5(srtio3)-0.1(catio3)+0.1mol％sm2o3。
實施例2
一種ptcr陶瓷材料，其(qi)組成式為0.6(batio3)-0.1(srtio3)-0.3(catio3)+0.15mol％sm2o3+0.5mol％fe2o3。
對比例4
一種ptcr陶瓷材料，其組成(cheng)式為(wei)0.5(batio3)-0.1(srtio3)-0.4(catio3)+0.15mol％sm2o3+0.5mol％fe2o3。
對比例5
一種ptcr陶瓷材(cai)料(liao)，其(qi)組成式為(wei)0.6(batio3)-0.05(srtio3)-0.35(catio3)+0.15mol％sm2o3+0.5mol％fe2o3。
對比例6
一種ptcr陶(tao)瓷(ci)材料(liao)，其組成式為0.6(batio3)-0.1(srtio3)-0.3(catio3)+1mol％sm2o3+4mol％fe2o3。
對比例7
一種(zhong)ptcr陶瓷(ci)材料，其組成式為0.6(batio3)-0.1(srtio3)-0.3(catio3)+0.2mol％ceo2。
實施例3
一種ptcr陶瓷材(cai)料，其(qi)組成(cheng)式為0.7(batio3)-0.1(srtio3)-0.2(catio3)+0.15mol％sm2o3+0.5mol％fe2o3。
實施例4
一種ptcr陶瓷材料，其組成式為0.6(batio3)-0.2(srtio3)-0.2(catio3)+0.15mol％sm2o3+0.5mol％fe2o3。
實施例5
一種ptcr陶瓷(ci)材料，其(qi)組成式為0.6(batio3)-0.1(srtio3)-0.3(catio3)+0.4mol％sm2o3+1mol％fe2o3。
實施例6
一(yi)種ptcr陶瓷(ci)材料，其(qi)組成式為(wei)0.6(batio3)-0.1(srtio3)-0.3(catio3)+0.15mol％nb2o5+0.5mol％mno2。
實施例7
一種ptcr陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)，其(qi)組成式為0.7(batio3)-0.25(srtio3)-0.05(catio3)+0.4mol％nb2o5+1mol％mno2。
對比例8
cn101624284b公開的實施例1中的bkt-bt系無鉛ptcr陶瓷材料。
對比例9
cn101284731b公開的(de)實施例(li)1中的(de)高使用溫(wen)度(du)、高穩定無鉛正溫(wen)度(du)系數電阻材(cai)料。
實施例8
實(shi)施例(li)7所(suo)述的(de)ptcr陶瓷材料的(de)制備(bei)方(fang)法，包括以下步驟(zou)：
(a)配料(liao)：按(an)組成(cheng)式稱取配方量的原料(liao)，原料(liao)為(wei)tio2、caco3、srco3、baco3以(yi)及m和(he)n，其中(zhong)m為(wei)nb2o5，n為(wei)mno2；
(b)預合(he)(he)成：首先將tio2、caco3、srco3和baco3磨碎后混合(he)(he)，然后壓塊，最后在空氣中(zhong)900℃下保(bao)溫2小時；
(c)成(cheng)型：首(shou)先將預合(he)成(cheng)得(de)到(dao)的陶(tao)瓷(ci)(ci)塊粉碎，然后向粉碎后的陶(tao)瓷(ci)(ci)顆粒中(zhong)加入m和n再混(hun)合(he)球磨，烘干(gan)后加入粘結劑，然后造粒成(cheng)型，經排塑后得(de)到(dao)陶(tao)瓷(ci)(ci)生坯(pi)；
(d)燒結：陶瓷生坯在(zai)空(kong)氣(qi)中燒結，燒結溫度為1320℃，保(bao)溫2小時；
(e)加(jia)工(gong)：將燒結(jie)后的陶瓷加(jia)工(gong)成所需的尺(chi)寸，清洗后上歐姆接觸電極(ji)。
實施例(li)1-6中的ptcr陶瓷材料(liao)的制備除配(pei)料(liao)的不同外，其(qi)余各步驟采用與(yu)實施例(li)7相(xiang)同的方法進行。
對比例10
實施例7所(suo)述的ptcr陶瓷材料的制備方法，包括以(yi)下步(bu)驟：
(a)配料(liao)：按組成(cheng)式(shi)稱取配方量的原料(liao)，原料(liao)為tio2、caco3、srco3、baco3以及m和n，其(qi)中(zhong)m為nb2o5，n為mno2；
(b)成(cheng)型：將tio2、caco3、srco3、baco3以及(ji)m和n磨碎(sui)后(hou)混合，然(ran)后(hou)壓塊成(cheng)型得到陶瓷生坯；
(d)燒結：陶(tao)瓷生坯在空氣中燒結，燒結溫(wen)度為(wei)1320℃，保溫(wen)2小(xiao)時；
(e)加工(gong)：將燒結后的(de)陶瓷加工(gong)成所需(xu)的(de)尺寸(cun)，清洗后上歐姆接觸電極。
對比例11
實施例7所述(shu)的ptcr陶(tao)瓷(ci)材料(liao)的制備方(fang)法，包括以下(xia)步驟：
(a)配(pei)料(liao)(liao)：按組成式稱取配(pei)方量的原料(liao)(liao)，原料(liao)(liao)為(wei)(wei)(wei)tio2、caco3、srco3、baco3以及m和n，其(qi)中m為(wei)(wei)(wei)nb2o5，n為(wei)(wei)(wei)mno2；
(b)預合成：首(shou)先將tio2、caco3、srco3和(he)baco3磨(mo)碎后混合，然后壓塊，最(zui)后在空氣中700℃下保溫(wen)4小(xiao)時；
(c)成(cheng)型(xing)(xing)：首先將預合(he)成(cheng)得(de)到(dao)的陶瓷(ci)塊粉碎，然后(hou)向粉碎后(hou)的陶瓷(ci)顆粒中加(jia)入m和n再(zai)混合(he)球磨，烘干后(hou)加(jia)入粘結劑(ji)，然后(hou)造粒成(cheng)型(xing)(xing)，經排塑(su)后(hou)得(de)到(dao)陶瓷(ci)生坯；
(d)燒結：陶瓷生(sheng)坯(pi)在空(kong)氣(qi)中燒結，燒結溫度(du)為(wei)1220℃，保(bao)溫6小時(shi)；
(e)加工：將燒結后(hou)的陶瓷加工成所(suo)需的尺寸，清洗后(hou)上歐姆接(jie)觸電極。
表1不(bu)同ptcr陶瓷材(cai)料的(de)性能對(dui)照表
由(you)上表可知(zhi)，實(shi)施(shi)例(li)(li)1-7中的ptcr陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)材料(liao)相(xiang)對于對比(bi)(bi)例(li)(li)1-7中的ptcr陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)材料(liao)的居(ju)里溫度和(he)室溫電(dian)阻(zu)(zu)率更(geng)(geng)低，電(dian)阻(zu)(zu)突跳(tiao)比(bi)(bi)、電(dian)阻(zu)(zu)溫度系(xi)數和(he)耐電(dian)壓(ya)強度更(geng)(geng)高，由(you)此(ci)說明本發明提供的ptcr陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)材料(liao)的上述各性(xing)能更(geng)(geng)能滿足溫度傳感器(qi)、按摩器(qi)、干鞋(xie)器(qi)、消磁器(qi)、恒溫器(qi)或(huo)加(jia)熱器(qi)的要求。其(qi)中，實(shi)施(shi)例(li)(li)1的各項性(xing)能比(bi)(bi)實(shi)施(shi)例(li)(li)2-7的稍(shao)低，說明經過特定含量的m和(he)n改性(xing)后，該陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)材料(liao)的各項性(xing)能更(geng)(geng)佳。
進一步(bu)可(ke)知，實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)3與(yu)實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)2的(de)(de)(de)(de)區別僅(jin)在(zai)于(yu)x的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)不(bu)同(tong)(tong)(tong)，實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)3中x的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)在(zai)優選(xuan)(xuan)范(fan)圍內，其(qi)(qi)電阻溫度(du)系(xi)數比(bi)實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)2的(de)(de)(de)(de)更(geng)高。實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)4與(yu)實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)2的(de)(de)(de)(de)區別僅(jin)在(zai)于(yu)y的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)不(bu)同(tong)(tong)(tong)，實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)4中y的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)在(zai)優選(xuan)(xuan)范(fan)圍內，其(qi)(qi)居里溫度(du)比(bi)實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)2的(de)(de)(de)(de)更(geng)低(di)。實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)5與(yu)實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)2的(de)(de)(de)(de)區別僅(jin)在(zai)于(yu)a、b的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)不(bu)同(tong)(tong)(tong)，實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)5中a、b的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)在(zai)優選(xuan)(xuan)范(fan)圍內，其(qi)(qi)室溫電阻更(geng)低(di)、耐(nai)壓強(qiang)度(du)更(geng)高。實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)6與(yu)實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)2的(de)(de)(de)(de)區別僅(jin)在(zai)于(yu)m、n的(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇不(bu)同(tong)(tong)(tong)，實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)6中m、n為優選(xuan)(xuan)，其(qi)(qi)室溫電阻更(geng)低(di)、電阻突跳更(geng)高。而實(shi)(shi)(shi)施例(li)(li)(li)(li)7中x、y、a、b的(de)(de)(de)(de)取值(zhi)(zhi)以及m、n的(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇均為優選(xuan)(xuan)，其(qi)(qi)上(shang)述各項性能(neng)也最佳(jia)，說明采用本發明的(de)(de)(de)(de)優選(xuan)(xuan)方(fang)案(an)得到的(de)(de)(de)(de)ptcr陶瓷材料的(de)(de)(de)(de)性能(neng)更(geng)加優異(yi)。
對(dui)比例8和(he)9的(de)居里溫度(du)(du)(du)均(jun)在(zai)160℃以上(shang)，遠遠高(gao)(gao)于(yu)本(ben)發明(ming)(ming)(ming)各(ge)實(shi)(shi)施例的(de)居里溫度(du)(du)(du)，對(dui)比例8的(de)電(dian)阻(zu)(zu)溫度(du)(du)(du)系(xi)數較(jiao)高(gao)(gao)，室溫電(dian)阻(zu)(zu)率較(jiao)低，主要應(ying)用(yong)(yong)于(yu)高(gao)(gao)溫領域，而對(dui)比例9的(de)室溫電(dian)阻(zu)(zu)率與本(ben)發明(ming)(ming)(ming)中(zhong)各(ge)實(shi)(shi)施例的(de)相當(dang)，但電(dian)阻(zu)(zu)溫度(du)(du)(du)系(xi)數明(ming)(ming)(ming)顯較(jiao)低，因此，對(dui)比例8和(he)9中(zhong)的(de)陶瓷材(cai)料的(de)綜合性能(neng)均(jun)與本(ben)發明(ming)(ming)(ming)各(ge)實(shi)(shi)施例的(de)綜合性能(neng)有明(ming)(ming)(ming)顯差(cha)異(yi)，本(ben)發明(ming)(ming)(ming)中(zhong)的(de)ptcr材(cai)料由于(yu)其特定的(de)組成，因此具(ju)有了(le)特定的(de)性能(neng)，即(ji)居里溫度(du)(du)(du)較(jiao)低、電(dian)阻(zu)(zu)突(tu)跳(tiao)比和(he)電(dian)阻(zu)(zu)溫度(du)(du)(du)系(xi)數較(jiao)高(gao)(gao)，能(neng)夠滿(man)足日常(chang)生活的(de)需(xu)要并能(neng)應(ying)用(yong)(yong)于(yu)更(geng)多領域當(dang)中(zhong)。
實施例(li)8中的(de)(de)ptcr陶瓷(ci)材料采(cai)用(yong)本發(fa)明提供的(de)(de)方(fang)法制(zhi)備(bei)而成，其綜合(he)性能優于實施例(li)7，反觀對(dui)比例(li)10主要缺(que)少(shao)了預合(he)成的(de)(de)步驟，對(dui)比例(li)11的(de)(de)各項(xiang)參(can)數(shu)(shu)不在(zai)本發(fa)明所制(zhi)定的(de)(de)參(can)數(shu)(shu)范圍(wei)內，實施例(li)8的(de)(de)各項(xiang)性能均優于對(dui)比例(li)10和11。因此，本發(fa)明所提供的(de)(de)ptcr陶瓷(ci)材料的(de)(de)制(zhi)備(bei)方(fang)法充分考慮了各原料的(de)(de)獨特性及(ji)(ji)其相互作用(yong)關(guan)系(xi)，通過合(he)理的(de)(de)步驟以及(ji)(ji)工藝參(can)數(shu)(shu)使(shi)得ptcr陶瓷(ci)材料的(de)(de)性能達到最佳。
盡(jin)管已(yi)用具體實施(shi)例來說明(ming)和(he)描述了本發明(ming)，然而應意(yi)識到，在不背離本發明(ming)的(de)精神和(he)范圍的(de)情況下可(ke)以作出許(xu)多其(qi)它的(de)更改和(he)修改。因此，這意(yi)味著在所(suo)附權利要求(qiu)中包括屬于(yu)本發明(ming)范圍內(nei)的(de)所(suo)有這些變化和(he)修改。